Java网络编程从入门到精通（4）：DNS缓存

在通过DNS查找域名的过程中，可能会经过多台中间DNS服务器才能找到指定的域名，因此，在DNS服务器上查找域名是非常昂贵的操作。在Java中为了缓解这个问题，提供了DNS缓存。当InetAddress类第一次使用某个域名（如www.csdn.net）创建InetAddress对象后，JVM就会将这个域名和它从DNS上获得的信息（如IP地址）都保存在DNS缓存中。当下一次InetAddress类再使用这个域名时，就直接从DNS缓存里获得所需的信息，而无需再访问DNS服务器。

DNS缓存在默认时将永远保留曾经访问过的域名信息，但我们可以修改这个默认值。一般有两种方法可以修改这个默认值：

1. 在程序中通过java.security.Security.setProperty方法设置安全属性networkaddress.cache.ttl的值（单位：秒）。如下面的代码将缓存超时设为10秒：


java.security.Security.setProperty("networkaddress.cache.ttl", 10);

2. 设置java.security文件中的networkaddress.cache.negative.ttl属性。假设JDK的安装目录是C:\jdk1.6，那么java.security文件位于c:\jdk1.6\jre\lib\security目录中。打开这个文件，找到networkaddress.cache.ttl属性，并将这个属性值设为相应的缓存超时（单位：秒）。

    如果将networkaddress.cache.ttl属性值设为-1，那么DNS缓存数据将永远不会释放。下面的代码演示了使用和不使用DNS缓存所产生效果：


package mynet;

import java.net.*;

public class MyDNS
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        // args[0]: 本机名 args[1]：缓冲时间
        if (args.length < 2)
            return;
        java.security.Security.setProperty("networkaddress.cache.ttl", args[1]);
        long time = System.currentTimeMillis();
        InetAddress addresses1[] = InetAddress.getAllByName(args[0]);
        System.out.println("addresses1:   "
                        + String.valueOf(System.currentTimeMillis() - time)
                        + "毫秒");
        for (InetAddress address : addresses1)
            System.out.println(address);
        System.out.print("按任意键继续");
        System.in.read();
        time = System.currentTimeMillis();
        InetAddress addresses2[] = InetAddress.getAllByName(args[0]);
        System.out.println("addresses2:   "
                        + String.valueOf(System.currentTimeMillis() - time)
                        + "毫秒");
        for (InetAddress address : addresses2)
            System.out.println(address);
    }
}



    在上面的代码中设置了DNS缓存超时(通过args[1]参数)，用户可以通过命令行参数将这个值传入MyDNS中。这个程序首先使用getAllByName建立一个InetAddress数组，然后通过System.in.read使程序暂停。当用户等待一段时间后，可以按任意键继续，并使用同一个域名(args[0])再建立一个InetAddress数组。如果用户等待的这段时间比DNS缓存超时小，那么无论情况如何变化，addresses2和addresses1数组中的元素是一样的，并且创建addresses2数组所花费的时间一般为0毫秒（小于1毫秒后，Java无法获得更精确的时间）。


   测试1：

执行如下命令（将DNS缓存超时设为5秒）：


java mynet.MyDNS www.126.com 5

运行结果1（在5秒之内按任意键）：


addresses1:   344毫秒
www.126.com/202.108.9.77
按任意键继续
addresses2:  0毫秒
www.126.com/202.108.9.77

运行结果2（在5秒后按任意键）：


addresses1:   344毫秒
www.126.com/202.108.9.77
按任意键继续
addresses2:  484毫秒
www.126.com/202.108.9.77

在上面的测试中可能出现两个运行结果。如果在出现“按任意键继续…”后，在5秒之内按任意键继续后，就会得到运行结果1，从这个结果可以看出，addresses2所用的时间为0毫秒，也就是说，addresses2并未真正访问DNS服务器，而是直接从内存中的DNS缓存得到的数据。当在5秒后按任意键继续后，就会得到运行结果2，这时，内存中的DNS缓存中的数据已经释放，所以addresses2还得再访问DNS服务器，因此，addresses2的时间是484毫秒（addresses1和addresses2后面的毫秒数可能在不同的环境下的值不一样，但一般情况下，运行结果1的addresses2的值为0或是一个接近0的数，如5。运行结果2的addresses2的值一般会和addresses1的值很接近，或是一个远比0大的数，如1200）。


测试2：

执行如下命令（ComputerName为本机的计算机名，DNS缓存超时设为永不过期[-1]）：


java mynet.MyDNS ComputerName -1

运行结果（按任意键继续之前，将192.168.18.20删除）：


addresses1:   31毫秒
myuniverse/192.168.18.10
myuniverse/192.168.18.20
按任意键继续
addresses2:   0毫秒
myuniverse/192.168.18.10
myuniverse/192.168.18.20

     从上面的测试可以看出，将DNS缓存设为永不过期后，无论过多少时间，按任意键后，addresses2任然得到了两个IP地址（192.168.18.10和192.168.18.20），而且addresses2的时间是0毫秒，但在这时192.168.18.20已经被删除。因此可以判断，addresses2是从DNS缓存中得到的数据。如果运行如下的命令，并在5秒后按任意键继续后，addresses2就会只剩下一个IP地址（192.168.18.10）。


java mynet.MyDNS ComputerName 5

如果域名在DNS服务器上不存在，那么客户端在进行一段时间的尝试后（平均为5秒），就会抛出一个UnknownHostException异常。为了让下一次访问这个域名时不再等待，DNS缓存将这个错误信息也保存了起来。也就是说，只有第一次访问错误域名时才进行5称左右的尝试，以后再访问这个域名时将直接抛出UnknownHostException异常，而无需再等待5秒钟，

访问域名失败的原因可能是这个域名真的不存在，也可能是因为DNS服务器或是其他的硬件或软件的临时故障，因此，一般不能将这个域名错误信息一直保留。在Java中可以通过networkaddress.cache.negative.ttl属性设置保留这些信息的时间。这个属性的默认值是10秒。它也可以通过java.security.Security.setProperty方法或java.security文件来设置。下面的代码演示了networkaddress.cache.negative.ttl属性的用法：


package mynet;

import java.net.*;

public class MyDNS1
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        java.security.Security.setProperty("networkaddress.cache.negative.ttl",
                        "5");
        long time = 0;
        try
        {
            time = System.currentTimeMillis();
            InetAddress.getByName("www.ppp123.com");
        }
        catch (Exception e)
        {
            System.out.println("www.ppp123.com不存在! address1: "
                            + String.valueOf(System.currentTimeMillis() - time)
                            + "毫秒");
        }
        //Thread.sleep(6000); // 延迟6秒
        try
        {
            time = System.currentTimeMillis();
            InetAddress.getByName("www.ppp123.com");
        }
        catch (Exception e)
        {
            System.out.println("www.ppp123.com不存在! address2: "
                            + String.valueOf(System.currentTimeMillis() - time)
                            + "毫秒");
        }
    }
}


在上面的代码中将networkaddress.cache.negative.ttl属性值设为5秒。这个程序分别测试了address1和address2访问www.ppp123.com（这是个不存在的域名，读者可以将其换成任何不存在的域名）后，用了多长时间抛出UnknownHostException异常。

运行结果：

www.ppp123.com不存在！ address1:  4688毫秒
www.ppp123.com不存在！ address2:  0毫秒

    我们从上面的运行结果可以看出，address2使用了0毫秒就抛出了异常，因此，可以断定address2是从DNS缓存里获得了域名www.ppp123.com不可访问的信息，所以就直接抛出了UnknowHostException异常。如果将上面代码中的延迟代码的注释去掉，那么可能得到如下的运行结果：

www.ppp123.com不存在！ address1:  4688毫秒
www.ppp123.com不存在！ address1:  4420毫秒


从上面的运行结果可以看出，在第6秒时，DNS缓存中的数据已经被释放，因此，address2仍需要访问DNS服务器才能知道www.ppp123.com是不可访问的域名。


在使用DNS缓存时有两点需要注意：

1. 可以根据实际情况来设置networkaddress.cache.ttl属性的值。一般将这个属性的值设为-1。但如果访问的是动态映射的域名（如使用动态域名服务将域名映射成ADSL的动态IP）, 就可能产生IP地址变化后，客户端得到的还是原来的IP地址的情况。

2. 在设置networkaddress.cache.negative.ttl属性值时最好不要将它设为-1，否则如果一个域名因为暂时的故障而无法访问，那么程序再次访问这个域名时，即使这个域名恢复正常，程序也无法再访问这个域名了。除非重新运行程序。